便携式故障检测系统、故障检测方法技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种便携式故障检测系统，包括采集装置与分析装置。采集装置用于采集待测部件的响应数据和已知轴的轴速度数据；分析装置用于根据风机传动链中各部件的参数信息和所述已知轴的轴速度数据，确定所述已知轴和所述待测部件之间的运动学关系，以及，根据所述已知轴和所述待测部件之间的运动学关系、预设的动力学分析模型，对所述待测部件的响应数据进行分析，得到所述待测部件的损伤因子，并根据所述损伤因子，检测所述待测部件是否存在故障。本发明专利技术实施例的技术方案，能够降低检测结果的误差，使检测结果更具有力学和物理意义，提高对风机进行运维的效率。

【技术实现步骤摘要】
便携式故障检测系统、故障检测方法
本专利技术实施例涉及旋转机械无损检测
，尤其涉及一种便携式故障检测系统、故障检测方法。
技术介绍
风力发电是未来可再生清洁能源的主要方式之一。虽然风能本身是无成本的，但风力发电的运维成本在平准化发电成本计算中占有较高的比例，因此有必要建立一套精准的故障诊断与预测系统，以实现有效控制成本和优化产能的目的。风机的传动链部分由于承受有很大的运行载荷与阵风引起的突变载荷，所以常常发生与设计寿命不符的早期破坏，由此导致的故障修复工作成本高、耗时长，因而风机传动链的分析检测便成为故障诊断系统的重点。在现代风机传动链系统中，为提高电能转换效率，通常是多级齿轮箱将叶轮速度放大大约两个数量级，用来驱动变速发电机。随着单机容量的增加，为保障齿轮箱传动效率及总体的紧凑性和轻量化，齿轮箱也设计的更为复杂(从一级行星齿轮加二级平行齿轮设计，到更为复杂的三级行星齿轮加一级平行齿轮设计)，而传统的基于傅里叶变换的旋转机械的故障诊断系统，往往是针对结构比较简单的风机传动链系统，且假设风机在高速运行下进行检测的，这就导致传统的基于傅里叶变换的旋转机械的故障诊断系统已很难解决风机传动链系统中的所有问题。由于风机是变速运行的，在采集轴速度时，采集得到的轴速度往往不是恒定的，即便在采集轴速度时段速度没有变化，其振动激励也可能不恒定，而是依据输出功率大小而变化。因此，有些研究者针对该特征，假设了一种基于非线性模型的故障检测系统，该基于非线性模型的故障检测系统将所得的信号按非线性系统和非平稳系统来处理，通常这些方法试图用一些特殊的变换方法，如小波变换和经验模态分解法将那些因转速变化相关的响应成分完整地分离开来。但是，在实际应用中，这种基于非线性模型的故障检测系统是很难实现的，因为风速的变化大小是不定的，因而风机转速的变化也不定，所以很难形成一种通用的办法将与损伤相关的变频成分完整地分离出来，而且从故障检测的角度来看，线性响应是主要的，将采集到的振动响应数据按照非线性系统来处理，并不会在故障检测系统中提供更多的信息。因此，如何针对结构复杂、频率跨度大、运行速度不恒定、输出功率随机性等特点的风机的传动链系统进行有效的检测，提高对风机进行运维的效率较低，是当前亟待解决的重要问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种便携式故障检测系统、故障检测方法，实现了对结构复杂、频率跨度大、运行速度不恒定、输出功率随机性等特点的风机的传动链系统进行有效的检测，降低了检测结果的误差，使检测结果更具有力学和物理意义，提高了对风机进行运维的效率。本专利技术实施例提供一种故障检测系统，包括：采集装置，用于采集待测部件的响应数据和已知轴的轴速度数据，所述已知轴为能够直接测量出轴速度的轴；分析装置，用于根据风机传动链中各部件的参数信息和所述已知轴的轴速度数据，确定所述已知轴和所述待测部件之间的运动学关系，以及，根据所述已知轴和所述待测部件之间的运动学关系、预设的动力学分析模型，对所述待测部件的响应数据进行分析，得到所述待测部件的损伤因子，并根据所述损伤因子，检测所述待测部件是否存在故障；其中，所述预设的动力学分析模型为一个线性系统承受非平稳激励的动力学分析模型，所述待测部件为所述风机传动链中各部件中的至少一个部件。进一步地，上述所述的系统中，所述分析装置包括：数据库，用于存储所述各部件的参数信息；处理器，用于从所述数据库中获取所述各部件的参数信息，根据风机传动链中各部件的参数信息和所述已知轴的轴速度数据，确定所述已知轴和所述待测部件之间的运动学关系，以及，根据所述已知轴和所述待测部件之间的运动学关系、预设的动力学分析模型，将所述待测部件的响应数据转化为所述待测部件的同步采样数据，根据所述待测部件的同步采样数据，得到所述待测部件的损伤因子，并根据所述损伤因子，检测所述待测部件是否存在故障。进一步地，上述所述的系统中，所述分析装置还包括：第一控制器，用于设置所述待测部件的参数信息；所述处理器，还用于检测所述待测部件的参数信息是否存在于所述数据库；若存在，从所述数据库的所述各部件的参数信息中读取所述待测部件的参数信息；若不存在，则将所述待测部件的参数信息存入所述数据库中。进一步地，上述所述的系统中，所述分析装置还包括：第二控制器，用于设置目标待测部件的过滤参数；滤波器，用于根据所述过滤参数，从所述待测部件的损伤因子中筛选目标待测部件的损伤因子。进一步地，上述所述的系统中，所述采集装置包括：传感器，用于采集所述待测部件的响应信号和所述已知轴的轴速度信号；转换器，用于根据所述待测部件的响应信号和所述已知轴的轴速度信号，生成所述待测部件的响应信号对应的待测部件的响应数据和所述已知轴的轴速度信号对应的所述已知轴的轴速度数据。进一步地，上述所述的系统中，所述采集装置还包括：初始化模块，用于设置所述传感器的采样参数的初始值；所述采样参数包括：采样频率、采样长度和采样灵敏度中的至少一种。进一步地，上述所述的系统中，所述采集装置还包括：显示器，用于显示所述待测部件的响应数据和所述已知轴的轴速度数据。进一步地，上述所述的系统中，所述采集装置还包括：第三控制器，用于设置所述传感器的采样参数修正值，以及，将所述采样参数修正值发送给所述传感器。进一步地，上述所述的系统中，所述第三控制器，还用于根据每个待测部件的固有信息设置所述每个待测部件上的传感器的采样权重值，以使所述每个待测部件上的传感器根据所述采样权重值，依次采集所述每个待测部件的响应信号；所述每个待测部件的固有信息包括：所述每个待测部件的名称、所述每个待测部件的位置和所述每个待测部件的易损度。进一步地，上述所述的系统中，所述采集装置还包括：第四控制器，用于控制所述传感器停止采样，以便用户通过所述第三控制器设置所述采样参数的修正值，或者，控制所述传感器重新采样，以便所述传感器根据所述第三控制器设置的所述采样参数的修正值，重新采集所述待测部件的响应信号和所述已知轴的轴速度信号。进一步地，上述所述的系统中，所述采集装置还包括：存储器，用于存储所述待测部件的响应数据和所述已知轴的轴速度数据。本专利技术实施例还提供一种故障检测方法，包括：采集待测部件的响应数据和已知轴的轴速度数据，所述已知轴为能够直接测量出轴速度的轴；根据风机传动链中各部件的参数信息和所述已知轴的轴速度数据，确定所述已知轴和所述待测部件之间的运动学关系；根据所述已知轴和所述待测部件之间的运动学关系、预设的动力学分析模型，对所述待测部件的响应数据进行分析，得到所述待测部件的损伤因子；根据所述损伤因子，检测所述待测部件是否存在故障；其中，所述预设的动力学分析模型为一个线性系统承受非平稳激励的动力学分析模型，所述待测部件为所述风机传动链中各部件中的至少一个部件。进一步地，上述所述的方法，还包括：设置目标待测部件的过滤参数；对应的，根据所述损伤因子，检测所述待测部件是否存在故障，包括：根据所述过滤参数，从所述待测部件的损伤因子中筛选目标待测部件的损伤因子；根据所述目标待测部件的损伤因子，检测所述目标待测部件是否存在故障。进一步地，上述所述的方法中，采集待测部件的响应数据，包括：根据每个待测部件的固有信息，设置所述每个待测部件上的传感器的采样权重值；根据所述采样权本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便携式故障检测系统，其特征在于，包括：采集装置，用于采集待测部件的响应数据和已知轴的轴速度数据，所述已知轴为能够直接测量出轴速度的轴；分析装置，用于根据风机传动链中各部件的参数信息和所述已知轴的轴速度数据，确定所述已知轴和所述待测部件之间的运动学关系，以及，根据所述已知轴和所述待测部件之间的运动学关系、预设的动力学分析模型，对所述待测部件的响应数据进行分析，得到所述待测部件的损伤因子，并根据所述损伤因子，检测所述待测部件是否存在故障；其中，所述预设的动力学分析模型为一个线性系统承受非平稳激励的动力学分析模型，所述待测部件为所述风机传动链中各部件中的至少一个部件。

【技术特征摘要】
1.一种便携式故障检测系统，其特征在于，包括：采集装置，用于采集待测部件的响应数据和已知轴的轴速度数据，所述已知轴为能够直接测量出轴速度的轴；分析装置，用于根据风机传动链中各部件的参数信息和所述已知轴的轴速度数据，确定所述已知轴和所述待测部件之间的运动学关系，以及，根据所述已知轴和所述待测部件之间的运动学关系、预设的动力学分析模型，对所述待测部件的响应数据进行分析，得到所述待测部件的损伤因子，并根据所述损伤因子，检测所述待测部件是否存在故障；其中，所述预设的动力学分析模型为一个线性系统承受非平稳激励的动力学分析模型，所述待测部件为所述风机传动链中各部件中的至少一个部件。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分析装置包括：数据库，用于存储所述各部件的参数信息；处理器，用于从所述数据库中获取所述各部件的参数信息，根据风机传动链中各部件的参数信息和所述已知轴的轴速度数据，确定所述已知轴和所述待测部件之间的运动学关系，以及，根据所述已知轴和所述待测部件之间的运动学关系、预设的动力学分析模型，将所述待测部件的响应数据转化为所述待测部件的同步采样数据，根据所述待测部件的同步采样数据，得到所述待测部件的损伤因子，并根据所述损伤因子，检测所述待测部件是否存在故障。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述分析装置还包括：第一控制器，用于设置所述待测部件的参数信息；所述处理器，还用于检测所述待测部件的参数信息是否存在于所述数据库；若存在，从所述数据库的所述各部件的参数信息中读取所述待测部件的参数信息；若不存在，则将所述待测部件的参数信息存入所述数据库中。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述分析装置还包括：第二控制器，用于设置目标待测部件的过滤参数；滤波器，用于根据所述过滤参数，从所述待测部件的损伤因子中筛选目标待测部件的损伤因子。5.根据权利要求1-4任一所述的系统，其特征在于，所述采集装置包括：传感器，用于采集所述待测部件的响应信号和所述已知轴的轴速度信号；转换器，用于根据所述待测部件的响应信号和所述已知轴的轴速度信号，生成所述待测部件的响应信号对应的待测部件的响应数据和所述已知轴的轴速度信号对应的所述已知轴的轴速度数据。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述采集装置还包括：初始化模块，用于设置所述传感器的采样参数的初始值；所述采样参数包括：采样频率、采样长度和采样灵敏度中的至少一种。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述采集装置还包括：显示器，用于显示所述待测部件的响应数据和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗华耿，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11